2026届高三生物一轮复习课件：第8讲 降低化学反应活化能的酶

2026高考一轮复习 专题08 降低化学反应活化能的酶 2 1 3 酶在细胞代谢中的作用和本质 酶的特性 影响酶促反应速率的因素 目 录 contents 构思维导图 酶在细胞代谢中的作用和本质 考点1 考点梳理 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 1、细胞代谢 （1）概念：细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。 （2）主要场所：细胞质基质 （3）条件：细胞代谢离不开酶 （4）意义：①细胞中能量的释放、储存和利用的途径； ②是细胞生命活动的基础。 发酵是纯化学反应，与生命活动无关 巴斯德 发酵与活酵母细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用 引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用 李比希 毕希纳 酵母细胞中的某些物质（酿酶）能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样 萨姆纳 1926年用丙酮作溶剂从刀豆种子中提取出了脲酶，并证明了脲酶是是蛋白质 切赫、奥尔特曼 20世纪80年代，少数RNA也具有生物催化功能 巴斯德之前 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 酶本质的探索历程 2、酶本质的探索历程 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 3、酶的作用和本质 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质。 注意： ①哺乳动物成熟的红细胞不能产生酶； ②酶只起催化作用，不起调节作用、也不提供能量。 化学本质 绝大多数_______ 少数是_____ 合成原料 合成场所 来源 作用场所 生理功能 作用原理 蛋白质 RNA 氨基酸 核糖核苷酸 核糖体 细胞核 降低化学反应的活化能 生物催化作用 一般活细胞都能产生 细胞内外、生物体外 4、酶本质的实验验证 实验思路 实验组：待测酶液 + 双缩脲试剂 → 是否出现紫色反应 对照组：已知蛋白液 + 双缩脲试剂 → 出现紫色反应 实验组 对照组 待测 酶液 稀释的 鸡蛋清 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 5、验证酶作用的实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解 H2O2是强氧化剂，会加速细胞衰老，可损伤DNA，具有致癌风险。新鲜肝脏中含有较多过氧化氢酶。进行如下实 验：2H2O2 2H2O＋O2 ②加热，加速分解； ③加质量分数3.5%的FeCl3，反应速率增加； ④加质量分数20%的肝脏研磨液，反应速率增加； 反应条件 充分研磨有助于过氧化氢酶从细胞中释放出来并与过氧化氢充分接触，加速分解。 新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性 10 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 5、验证酶作用的实验——比较过氧化氢在不同条件下的分解 H2O2是强氧化剂，会加速细胞衰老，可损伤DNA，具有致癌风险。新鲜肝脏中含有较多过氧化氢酶。进行如下实 验：2H2O2 2H2O＋O2 ②加热，反应速率增加； ③加质量分数3.5%的FeCl3，反应速率增加； ④加质量分数20%的肝脏研磨液，反应速率增加； 较多气泡 卫生香变亮 90℃左右的水浴中加热 2滴FeCl3溶液 少量气泡 卫生香不复燃 反应条件 2滴肝脏研磨液 大量气泡 卫生香复燃 11 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 ①自然状态 ②加热 ③加FeCl3 ④加肝脏研磨液 较多气泡 卫生香变亮 2滴FeCl3溶液 90℃左右的水浴中加热 少量气泡 卫生香不复燃 2滴肝脏研磨液 大量气泡 卫生香复燃 比较实验①③说明， 比较实验①④说明， 比较实验③④说明， 酶具有催化作用； 同无机催化剂相比，酶催化效率更高。 判断H2O2分解速率快慢的依据：O2的产生量 观测指标:①点燃的卫生香燃烧的剧烈程度;②单位时间内气泡产生的多少 无机催化剂具有催化作用； ②③④最终产生的O2量一样多 变量分析： 自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 反应条件(加热、加氯化铁溶液、加肝脏研磨液) 过氧化氢分解速率（单位时间内产生气泡的数目多少） 加入H2O2的量；实验室的温度；FeCl3和肝脏研磨液的新鲜程度 1号试管 2、3、4号试管 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 一、控制变量和设计对照实验 1、变量：实验过程中的变化因素。 ①自变量： ②因变量： ③无关变量： 人为控制的对实验对象进行处理的因素。 因自变量改变而变化的变量。 除自变量外，实验过程中对实验结果造成影响的可变因素。 调节自变量、控制无关变量、观察因变量 2、对照实验 除作为自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致，并将结果进行比较的实验。一般要设置对照组和实验组。 一般认为，实验组是根据实验目的、针对研究对象而进行的实验操作，来得出结论的；对照组则是为了排除其他无关因素或非研究因素的干扰或同时证明实验操作过程、实验方法正确与否而进行的操作。常用的对照类型分为空白对照、条件对照、相互对照和自身对照。 不是所有生物实验都是对照实验，如观察类实验(观察叶绿体等) (1)空白对照： (2)条件对照： 不给予实验因素处理的对象组。 例：加入蒸馏水、加入生理盐水、什么都不加，其关键是确保单一变量。 指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理不是实验目的中所指向的实验变量，而是相反作用的处理，或具有相同结果的处理，从而突出实验变量的作用结果或从中推导其作用原理，这种处理是作为对照意义的。 例：探究甲状腺激素的生理作用实验中，实验组为饲喂甲状腺激素，空白对照为一饲喂等量生理盐水，可以再增加一组对照组，饲喂甲状腺激素抑制剂，即条件对照，这样可以增加实验的说服力。 （3）相互对照： （4）自身对照： P92 即对照组和实验组在同一实验对象上进行，不再设置新的对照组。例：实验操作前后的状态和现象。 不另设对照组，几个实验组之间相互对照。 3、设计实验的一般原则 (1)对照原则：在实验中，一般需要设置对照组。通过设置对照组，既能排除无关变量对实验结果的影响，又能增加实验结果的可信度和说服力。 (2)单一变量原则：实验组和对照组只能有自变量这一种处理因素不同。实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。 (3)平行重复原则：在同样条件下重复实验，以消除偶然误差。可以通过在一组实验中同时处理多个材料，对实验结果求平均值，保证实验结果的可信度。 3、对照实验的一般原则 (4)科学性原则：实验方案严谨，选材合适恰当，实验步骤科学规范。 (5)等量适宜原则：其他可能对实验结果造成影响的无关变量在实验组和对照组中应完全相同，且处于最适宜的状态，以消除无关变量干扰。 (6)随机性原则：被研究的样本是从总体或群体中随机抽取的。这样做可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；平衡各种条件，避免实验结果出现误差。 典例：设计实验探究X是否属于植物生长所必需的无机盐，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验前（无X）与实验后（有X）之间的自身对照。两次对照中属于对照组的依次是（ ），属于实验组的依次是（ ） A．甲组、乙组实验前 B．甲组、乙组实验后 C．乙组、乙组实验前 D．乙组、乙组实验后 D A 6、酶的作用机理分析 （1）酶促反应过程 酶 底物 （反应物） 酶-底物复合物 酶 产物 产物 （2）作用机理 降低化学反应的活化能 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 化学反应前后数量、性质不变；在催化过程中会发生改变。 酶也会在其他过程中损耗，所以要不断补充 21 分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 常态 活跃状态 活化能 a c d 反应过程 能量 初态 （反应物） 终态 （产物） 活跃状态 ① 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 活化能 bc 。 cd 。 ab 。 ac______________________________________。 ② ① 酶降低的活化能 无催化剂条件下，反应所需要 的活化能 无催化剂 无机催化剂 ③ 酶 酶催化时，反应的活化能 b a c d 反应过程 能量 初态 （反应物A） 终态 （产物P） 活跃状态 ① ② ③ d 无机催化剂催化时，反应的活化能 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 b a c d 反应过程 能量 初态 （反应物） 终态 （产物） 活跃状态 ① ② ③ d ①加热不能降低化学反应的活化能，但是可以为反应提供能量。 ②酶可以重复多次利用，不会立即被降解。 ③检验蛋白酶对蛋白质的水解时应选用蛋白块，通过观察其消失情况得出结论，因蛋白酶本身也是蛋白质，不能用双缩腺试剂鉴定。 ④酶既可以作为催化剂，又可以作为另一个化学反应的底物。 考点1 酶在细胞代谢中的作用和本质 酶的特性 考点2 考点梳理 考点2 酶的特性 1、酶的高效性 （1）含义：与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，酶的催化效率更高。（适宜条件下） （2）意义：使细胞代谢能在温和条件下快速有序地进行。 高效性 1、酶的高效性 （3）曲线分析： ①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。 ②酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。即酶不能增加产物的生成量。 考点2 酶的特性 （4）酶与无机催化剂比较： 不同点：①酶的催化效率是无机催化剂的107～1013倍。 ②无机催化剂催化的化学反应范围比较广。但一种酶只能催化一种或一类化学反应。 ③无机催化剂能在高温、高压、强酸或强碱条件下催化化学反应。但酶所催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的。 相同点：①都能降低化学反应的活化能； ②可加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间，但不改变平衡点； ③化学反应前后其的数量和性质不变。 考点2 酶的特性 2、酶的专一性 （1）含义：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。例：二肽酶可以催化所有的二肽水解。 （2）锁钥模型： 图中A表示酶，B表示被酶催化的底物，C和D表示催化后的产物 D C A B A B 考点2 酶的特性 2、酶的专一性 （3）曲线分析 酶A只能催化底物A参与的反应，说明酶具有专一性。 （4）意义：使细胞代谢有条不紊地进行。 考点2 酶的特性 【实验】淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 1、实验原理 ①淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能与斐林试剂共热产生砖红色沉淀。 ②淀粉酶可以催化淀粉水解为还原糖，但不能催化蔗糖水解。 2、选材 用斐林试剂检测产物。不能用碘液检测底物。 3、实验设计思路 底物相同，酶不同：如淀粉、蔗糖酶、淀粉酶 酶相同，底物不同：如淀粉、蔗糖、淀粉酶 考点2 酶的特性 4、实验分析 ①自变量：反应物的不同。 ②无关变量：溶液的量、温度等。 ③因变量：溶液是否出现砖红色沉淀。 步骤 1 淀粉＋淀粉酶 蔗糖＋淀粉酶 2 60℃保温5min 3 分别加2ml斐林试剂 4 煮沸1min,使其停止反应 现象 出现砖红色沉淀 无颜色变化 结论 酶具有专一性 考点2 酶的特性 只能用斐林试剂不能用碘液 淀粉酶的最适温度为60℃，酶活性最高 淀粉完全分解+碘液→无现象 蔗糖分解/不分解+碘液→无现象 3、酶的作用条件较温和 （1）温度对酶活性的影响(如图1)： ab段表示: b点时: bc段表示: a点时: c点时: 随温度升高，酶活性逐渐增强； 酶活性最高，此点所对应的温度为最适温度； 随温度升高，酶活性逐渐减弱。 低温时，酶活性受抑制，但酶的空间结构稳定。 高温时，酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 考点2 酶的特性 低温保存 高温变性 若两支试管反应速率相同，则他们所处的环境温度不一定相同。 3、酶的作用条件较温和 （2）pH对酶活性的影响(如图2)： de段表示: e点时: ef段表示: d点和f点时: 随pH升高，酶活性逐渐增强； 酶活性最高，此点所对应的pH为最适pH； 随pH升高，酶活性逐渐减弱。 酶活性丧失，其原因是过酸、过碱使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 考点2 酶的特性 3、酶的作用条件较温和 （3）影响酶活性的条件 过酸、过碱或温度过高，会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活。 低温时，酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，在适宜的温度下酶的活性会升高。酶制剂适宜在低温下保存。 考点2 酶的特性 3、酶的作用条件较温和 （4）温度和pH共同作用对酶活性的影响 ①反应溶液中pH的变化不影响酶作用的最适温度。 ②反应溶液中温度的变化不影响酶作用的最适pH。 考点2 酶的特性 【实验】影响酶活性的条件 1、探究不同温度对酶活性的影响 (1)实验原理 温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解。淀粉遇碘变蓝，根据不同温度下相同时间内反应后的溶液是否出现蓝色以及蓝色的深浅可以判断淀粉被水解的量，从而判断不同温度下酶的活性。 考点2 酶的特性 (2)实验材料及检测试剂的选择 在探究温度影响酶活性的实验中，不宜选用H2O2溶液。 原因：H2O2不稳定常温会分解，加热也能促进分解，温度越高，H2O2分解越快。 在探究温度影响酶活性的实验中，选取淀粉和淀粉酶，一般用碘液检测实验结果，不宜选用斐林试剂检验。 原因：斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。 考点2 酶的特性 (3)实验过程： (4)实验结论 酶的催化作用需要在适宜的温度下进行，温度过高或过低都会影响酶的活性。 试管步骤 1 1′ 2 2′ 3 3′ 淀粉溶液 2 mL / 2 mL / 2 mL / 淀粉酶溶液 / 1 mL / 1 mL / 1 mL 不同温度下处理5 min 0 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 将同一温度下的两种物质混合后保温5 min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) 变蓝 不变蓝 变蓝 考点2 酶的特性 先处理温度再混合，保证反应从一开始就是预设温度。 如何找到酶的最适温度？ 思路：等梯度温度下将肉块和蛋白酶放到一起 思路：如何获得更加准确的最适温度？ 温度 15℃ 25℃ 35℃ 45℃ 55℃ 65℃ 肉块消失时间 3h 2h 0.8h 0.8h 1.8h 4h 温度 35℃ 37℃ 39℃ 41℃ 43℃ 45℃ 肉块消失时间 0.8h 0.7h 0.4h 0.6h 0.7h 0.8h 问题：此为 实验，能确定酶最适温度的 值； 最适温度一定在 之间。 问题：此为 实验，能确定酶最适温度是39℃吗？ 。 预 大致 35℃~45℃ 正式 不能 最适温度一定在 之间。 37℃~41℃ 【实验】影响酶活性的条件 2、探究pH对酶活性的影响 (1)实验原理 过氧化氢可在过氧化氢酶的作用下分解产生氧气和水，根据不同pH下气泡产生的快慢可判断过氧化氢酶的活性。 (2)实验材料 在探究pH影响酶活性的实验中，不宜选用淀粉酶催化淀粉的反应，原因是碘液会和NaOH发生化学反应，而且淀粉在酸性条件下会水解。 考点2 酶的特性 (3)实验过程 (4)实验结论：酶发挥催化作用需要适宜的pH，pH偏高或偏低都会影响酶的活性。 实验 步骤 加H2O2 取三支试管，编号1、2、3都加入2mLH2O2溶液，振荡 控制pH条件 1号试管中加入1mL蒸馏水 2号试管中加入等量1mL盐酸溶液 3号试管中加入等量1mLNaOH溶液 加酶 三支试管都加入2滴新鲜肝脏研磨液，振荡 实验现象 产生少量气泡 产生少量气泡 产生大量气泡 先调节PH，再将酶与反应物混合。 考点2 酶的特性 影响酶促反应速率的因素 考点3 考点梳理 1、 酶促反应 由酶催化的化学反应，生物体内的化学反应绝大多数属于酶促反应。 2、 酶促反应速率 单位时间内反应物或生成物浓度的改变量。 考点3 影响酶促反应速率的因素 pH 温度 抑制剂 激活剂 活性 浓度 底物浓度 酶 酶促反应速率 3、影响酶促反应速率的因素： ① 温度 ② pH ③ 酶的浓度：底物充足时，反应速率随酶浓度的升高而加快。 ④底物浓度：在一定浓度范围内，反应速率随浓度的升高而加快，但达到一定浓度，反应速率不再变化。 温度 a 酶促反应速率 ① pH b 酶促反应速率 ② 酶浓度 酶促反应速率 底物充足 ③ 底物浓度 c 酶促反应速率 ④ 考点3 影响酶促反应速率的因素 ⑤抑制剂 酶 抑制剂 底物 底物 抑制剂 酶 a. 竞争性抑制剂 抑制剂与底物竞争酶 如图，抑制剂的结构与酶的活性中心相似，当抑制剂与酶结合时，就阻止了底物与酶结合。 由于竞争性抑制剂与底物竞争酶。因此，增大底物浓度，就是使抑制剂与酶结合的减少，从而减少抑制作用。因此，竞争性抑制剂的抑制作用可以通过增大底物浓度来抵消其抑制作用。 考点3 影响酶促反应速率的因素 46 非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性。 由于非竞争性抑制剂不与底物竞争，因此，其抑制作用不能通过增加底物的浓度来抵消其抑制作用。 酶 底物 底物 酶 抑制剂 ⑤抑制剂 b.非竞争性抑制剂 考点3 影响酶促反应速率的因素 酶 反应物 题型剖析 溶菌酶溶解细菌的细胞壁，具有抗菌消炎的作用。在临床上与抗生素混合使用，增强抗生素的疗效。 果胶酶能够分解果肉细胞壁中的果胶，提高果汁产量，使果汁变得清亮。 加酶洗衣粉壁普通洗衣粉有更强的去污能力。加酶洗衣粉中的酶可不是直接来自生物体的，而是经过酶工程改造的产品，比一般的酶稳定性更强。 多酶片中含有多种消化酶，你消化不良时，可以服用。 酶在生活中的应用 $$